Розробка високоточних програмно-апаратних засобів для автоматизованого визначення характеристик термоелектричних пристроїв
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.24.2.278-283Ключові слова:
термоелектрика, термоелектричні матеріали, термоелектрична ефективність, вимірювальна техніка, високоточні автоматизовані вимірюванняАнотація
У роботі розроблено високоточну установку для визначення характеристик термоелектричних приладів в діапазоні температур 350-600 К. Були виміряні вихідні параметри термоелектричних приладів, включаючи термоелектричну добротність Z, коефіцієнт Зеєбека S і внутрішній опір r. Розроблено методику, структурну схему та комп’ютерні засоби автоматизованого вимірювання та попередньої обробки експериментальних даних для автоматизованих досліджень властивостей напівпровідникових матеріалів і модулів термоелектричного перетворення енергії. Показано високу ефективність розроблених засобів. Значно зменшено трудомісткість процесу вимірювання основних електричних параметрів напівпровідникових матеріалів, а також підвищено точність отриманих результатів.
Посилання
I. Petsagkourakis, K. Tybrandt, X. Crispin, I. Ohkubo, N. Satoh, T. Mori, Thermoelectric materials and applications for energy harvesting power generation, Science and technology of advanced materials, 19(1), 836 (2018); https://doi.org/10.1080/14686996.2018.1530938
D.M. Rowe, CRC Thermoelectrics Handbook : Macro to Nano (CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006); ISBN 9781315220390; https://doi.org/10.1201/9781420038903.
J. Chen, K. Li, C. Liu, M. Li, Y. Lv, L. Jia, S. Jiang, Enhanced Efficiency of Thermoelectric Generator by Optimizing Mechanical and Electrical Structures, Energies, 10, 1329 (2017); https://doi.org/10.3390/EN10091329.
Z. Dashevsky, A. Jarashneli, Y. Unigovski, B. Dzundza, Feng Gao, R. Shneck, Development of a high performance gas thermoelectric generator (TEG) with possible use of waste heat. Energies. 15, 3960 (2022); https://doi.org/10.3390/en15113960.
S. Mamykin, R. Shneck, B. Dzundza, Feng Gao and Z. Dashevsky, A Novel Solar System of Electricity and Heat, Energies. 16, 3036 (2023); https://doi.org/10.3390/en16073036.
Y.P. Saliy, B.S. Dzundza, I.S. Bylina, O.B. Kostyuk, The influence of the technological factors of obtaining on the surface morphology and electrical properties of the PbTe films doped Bi, Journal of Nano- and Electronic Physics, 8(2), 02045 (2016); https://doi.org/10.21272/jnep.8(2).02045.
M.A. Ruvinskii, O.B. Kostyuk, B.S. Dzundza, The Influence of the Size Effects on the Termoelectric Properties of PbTe Thin Films, Journal of Nano- and Electronic Physics, 8(2), 02051 (2016). https://doi.org/10.21272/jnep.8(2).02051.
A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, I. Kogut, V. Golota, Nanoscale polysilicon in sensors of physical values at cryogenic temperatures, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29(10), 8364 (2018); https://doi.org/10.1007/s10854-018-8847-0.
S. El Oualid, F. Kosior, A. Dauscher, C. Candolfi, G. Span, E. Mehmedovic, J. Paris, B. Lenoir, Innovative design of bismuth-telluride-based thermoelectric micro-generators with high output power, Energy Environ. Sci., 13, 3579 (2020). https://doi.org/10.1039/D0EE02579H.
M. Maksymuk, B. Dzundza, O. Matkivsky, I. Horichok, R. Shneck, Z. Dashevsky, Development of the high performance thermoelectric unicouple based on Bi2Te3 compounds Journal of Power Sources, 530, 231301 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231301.
M.A. Zoui, S. Bentouba, J.G. Stocholm, M. Bourouis, A Review on Thermoelectric Generators: Progress and Applications, Energies, 13, 3606 (2020); https://doi.org/10.3390/EN13143606.
Y. Pei, X. Shi, A. LaLonde, H. Wang, L. Chen, G.J. Snyder, Convergence of electronic bands for high performance bulk thermoelectrics, Nature, 473, 66 (2011); https://doi.org/10.1038/nature09996.
A. Elarusi, H. Fagehi, A. Attar, H. Lee, Theoretical Approach to Predict the Performance of Thermoelectric Generator Modules, J. Electron. Mater., 46, 872 (2016); https://doi.org/10.1007/s11664-016-4948-9.
T.C. Harman, Special Techniques for Measurement of Thermoelectric Properties, J. Appl. Phys. 29, 1373 (1958); https://doi.org/10.1063/1.1723445.
B. Kwon, S.-H. Baek, S.K. Kim, and J.-S. Kim, Impact of parasitic thermal effects on thermoelectric property measurements by Harman method, Rev. Sci.Instum. 85, 045108 (2014); https://doi.org/10.1063/1.4870413.
H. Iwasaki, T. Yamamoto, H. Kim, and G. Nakamoto, Development of a Measurement System for the Figure of Merit in the High-Temperature Region, J. Electr. Mater., 42, 1840 (2013); https://doi.org/10.1007/s11664-012-2448-0.
M.S. Kang, I.J. Roh, Y.G. Lee, S.H. Baek, S.K. Kim, B.K. Ju, D.B. Hyun, J.S. Kim, B. Kwon, Correction of the electrical and thermal extrinsic effects in thermoelectric measurements by the harman method. Sci. Rep. 6, 26507 (2016); https://doi.org/ 10.1038/srep26507.
J. Martin, T. Tritt, C. Uher, High temperature Seebeck coefficient metrology, Journal of Applied Physics, 108, 14 (2010); https://doi.org/10.1063/1.3503505.
J. De Boor, E. Müller, Data analysis for Seebeck coefficient measurements, Review of scientific instruments, 84, 065102 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4807697.
A. Kumar, A. Patel, S. Singh, K. Asokan, D. Kanjilal, Apparatus for Seebeck coefficient measurement of wire, thin film and bulk materials in the wide temperature range (80 – 650 K), The Review of scientific instruments, September (2019) https://doi.org/10.1063/1.5116186.
Y. David. Modeling and Application of a Thermoelectric Generator. A thesis submitted in conformity with the requirements for the degree of Masters of Applied Science Graduate Department of Electrical and Computer Engineering University of Toronto, 98 (2011).
M.O. Haluschak , V.G. Ralchenko , A.I. Tkachuk , D.M. Freik, Methods of Measuring the Thermal Conductivity of Bulk Solids and Thin Films (Review), Physics and Chemistry of Solid State, 14(2), 317 (2013).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
